C++編譯與連結-淺談内部連結與外部連結

  為什麼有時會出現aaa已在bbb中重定義的錯誤？   為什麼有時會出現無法解析的外部符号？   為什麼有的内聯函數的定義需要寫在頭檔案中?   為什麼對于模闆，聲明和定義都在寫在一起？           讀完這篇部落格，相信你會有一個初步的認識           注，我們現在談的編譯其實可以認為由4個環節組成，其中有編譯環節，連結環節， 我會盡量在上下文中指明說的總體的編譯，還是具體的編譯環節，望讀者周知   關于編譯過程詳解說明，可以參照我之前的一篇部落格 C++編譯與連結（1）-編譯與連結過程       編譯單元   首先讓我們來認識一下編譯單元，什麼是編譯單元呢？簡單來說一個cpp檔案就是一個編譯單元。   在內建式的IDE中，我們往往點選一下運作便可以了，編譯的所有工作都交給了IDE去處理，往往忽略了其中的内部流程   事實上編譯每個編譯單元(.cpp)時是互相獨立的，即每個cpp檔案之間是不知道對方的存在的（不考慮#include “xxx.cpp" 這種奇葩的寫法）   編譯器會分别将每個編譯單元(.cpp)進行編譯，生成相應的obj檔案   然後連結器會将所有的obj檔案進行連結，生成最終可執行檔案           内部連結與外部連結   那麼什麼内部連結和外部連結又是什麼呢？   我們知道C++中聲明和定義是可以分開的   例如在vs中，我們可以一個函數聲明定義放在b.cpp中，在a.cpp隻需再聲明一下這個函數，就可以在a.cpp中使用這個函數了   a.cpp   複制代碼 void show();   int main() {     show(); return 0; } 複制代碼 b.cpp   #include <iostream> void show() {     std::cout << "Hello" << std::endl; } 而通過之前的了解，我們知道每個編譯單元間是互相獨立不知道彼此的存在的   那麼a.cpp又是如何知道show函數的定義的呢   其實在編譯一個編譯單元(.cpp)生成相應的obj檔案過程中   編譯器會将分析這個編譯單元(.cpp)   将其所能提供給其他編譯單元(.cpp)使用的函數，變量定義記錄下來。   而将自己缺少的函數，變量的定義也記錄下來。   是以可以認為a.obj和b.obj記錄了以下的資訊   image       然後在連結器連接配接的時候就會知道a.obj需要show函數定義，而b.obj中恰好提供了show函數的定義，通過連結，在最終的可執行檔案中我們能看到show函數的運作   哪這些又和内部連結，外部連結有什麼關系呢？   那些編譯單元(.cpp)中能向其他編譯單元(.cpp)展示，提供其定義，讓其他編譯單元(.cpp)使用的的函數，變量就是外部連結，例如全局變量       而那些編譯單元(.cpp)中不能向其他編譯單元(.cpp)展示，提供其定義的函數，變量就是内部連結，例如static函數，inline函數等       好了讓我們看下編譯單元，内部連結和外部連結比較正式的定義吧   編譯單元：當一個c或cpp檔案在編譯時，預處理器首先遞歸包含頭檔案，形成一個含有所有 必要資訊的單個源檔案，這個源檔案就是一個編譯單元。   内部連接配接：如果一個名稱對編譯單元(.cpp)來說是局部的，在連結的時候其他的編譯單元無法連結到它且不會與其它編譯單元(.cpp)中的同樣的名稱相沖突。   外部連接配接：如果一個名稱對編譯單元(.cpp)來說不是局部的，而在連結的時候其他的編譯單元可以通路它，也就是說它可以和别的編譯單元互動。               最後讓我們回到文章開頭處的那幾個問題吧   為什麼有時會出現aaa已在bbb中重定義的錯誤？   答：你可能在不同的cpp中重複定義了一個具有外部連結的函數或變量，連結器在連結時找到了多個一樣的函數或變量定義       為什麼有時會出現無法解析的外部符号？   答：你可能隻提供了函數或變量的聲明，沒有提供其定義，或者聲明和定義的函數原型不一緻，連結器沒有找到其定義在哪裡，是以在連結環節出現了無法解析的外部符号的錯誤       為什麼有的内聯函數的定義需要寫在頭檔案中呢?   答：因為内鍊函數是内部連結的，如果你在b.cpp中定義這個函數，那麼在a.cpp中即使有這個函數聲明，但由于内鍊函數是内部連結的，是以b.cpp不會提供其定義   是以在連結時a.obj無法找到這個函數的定義，便會出現無法解析的外部符号的錯誤       為什麼對于模闆，聲明和定義都在寫在一起呢？   答：我們假設我們有如下結構的代碼   b.h   複制代碼 #pragma once template<typename T> class A { public:     A(const T &t); }; 複制代碼     b.cpp   複制代碼 #include "b.h" #include <iostream>   template<typename T> A<T>::A(const T &t) {     std::cout << t << std::endl; } 複制代碼         a.cpp   複制代碼 #include "b.h"   int main() {          //A<int> a(5);     return 0; } 複制代碼 那麼a.cpp中注釋的那行代碼能否正常運作呢？答案是不能我們首先來分析一下編譯器在編譯a.cpp時，發現其缺少A<int>::a(const int& t)的定義而在編譯器編譯b.cpp時，由于每個編譯單元是獨立的，b.cpp不知道a.cpp需要A<int>::a(const int& t)的定義，是以它不會提供A<int>::a(const int& t)的定義這樣在連結時a.obj無法找到A<int>::a(const int& t)的定義，就會出現無法解析的外部符号的錯誤